“游隼号”美国私人月球着陆器在地球大气层中烧毁

美国航天机器人技术公司(Astrobotic)的“游隼”号月球着陆器在发射后遭遇了严重的故障,但其持续时间比预期更长,这可能为即将到来的美国登月任务浪潮树立先例

Teams with Astrobotic install the NASA meatball decal on Astrobotic's Peregrine lunar lander on Tuesday, Nov. 14, 2023, at the Astrotech Space Operations Facility near the agency's Kennedy Space Center in Florida.

照片摄于2023年11月14日星期二,美国航天机器人技术公司(Astrobotic)的“游隼”号月球着陆器在美国宇航局位于佛罗里达州卡纳维拉尔角肯尼迪航天中心等待与其运载火箭集成。发射后的异常情况导致这次私人任务提前结束,“游隼”号最终在重返地球大气层时烧毁。

在遭受严重故障数天后,一家美国私人月球着陆器结束了它的任务,该公司有意让该航天器在地球大气层中解体,使其在壮丽的火焰中陨落。

这艘名为“游隼”号的着陆器由位于匹兹堡的航天机器人技术公司(Astrobotic)建造和运营,该公司曾希望通过首次在月球表面进行商业软着陆来创造历史。该航天器是美国宇航局商业月球有效载荷服务(CLPS)计划的一部分,该计划鼓励私营公司建造和运营自己的月球着陆器,以便向月球运送美国宇航局的补给品和仪器。

1月8日黎明前的几个小时,“游隼”号搭乘联合发射联盟“火神半人马座”火箭的首次完美发射升空,携带了六台美国宇航局的仪器和其他有效载荷,包括一个“月球图书馆”档案、人类遗骸和月球车。但就在与火箭分离后不久,该航天器就发生了燃料泄漏,导致其推进系统陷入混乱。航天机器人技术公司现在怀疑,阀门故障导致高压氦气涌入并冲破了“游隼”号的燃料箱。由此产生的推进剂喷射到太空中,形成了一个临时的火箭,可能将航天器推入不可挽回的翻滚状态。


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反应迅速的航天机器人技术公司工程师使用“游隼”号的小型控制推进器来抵消喷射的推进剂,成功地稳定了航天器,并使其太阳能电池板对准太阳,为机载电池充电。然而,到那时,“游隼”号已经损失了过多的推进剂,无法安全地尝试月球着陆。

从那时起,航天机器人技术公司就试图尽可能地延长任务寿命,最终超出了公司自身的预期。随着破裂的燃料箱内压力随着时间的推移而下降,航天器的泄漏逐渐减少,延长了其运行时间。1月9日,航天机器人技术公司估计“游隼”号还剩下40小时的推进剂。三天后,估计时间为52小时。到1月15日,泄漏“实际上已经停止了”,根据该公司的一份声明

“游隼”号漂移到月球附近,并在1月13日到达距离地球超过242,000英里的地方。如果一切按计划进行,该航天器本应随后弧形返回地球,并第二次向外环绕,以进行月球会合。然而,在与美国宇航局协商后,航天机器人技术公司于1月14日决定,为了最大限度地减少太空碎片,让“游隼”号在地球大气层中烧毁。

根据从“游隼”号收到的最后遥测数据,航天机器人技术公司官员估计,在东部标准时间1月18日下午4:04左右,着陆器在澳大利亚东海岸约1,500英里外的南太平洋上空解体。

“我们刚刚经历了一场多么疯狂的冒险,”航天机器人技术公司首席执行官约翰·桑顿(John Thornton)在1月19日的新闻发布会上说,分享了这次短暂任务的高潮和低谷。“我们遇到了异常情况,”他补充说。“在异常情况发生后,我们接连取得了胜利。”

尽管这次任务未能成功登陆月球,但至少有两家有效载荷供应商支持摧毁“游隼”号的决定。

“保护地月空间对于人类文明未来的太空活动至关重要。这一决定将确保未来的任务能够畅通无阻地进入地球和月球之间的空间,”拱门任务基金会(Arch Mission Foundation)联合创始人马修·霍尔(Matthew Hoerl)在一封发给《大众科学》的电子邮件中写道。该基金会为“游隼”号提供了月球图书馆档案。“作为首个在美国商业月球着陆器在太空运行的案例,我们希望其他人在任务异常时也效仿这一开创先例的决定。”

勇往直前,不断攀登

航天机器人技术公司的任务最终可能会为CLPS计划树立重要的先例,该计划将在未来几年花费高达26亿美元,将美国宇航局的仪器运送到月球。

与传统的美国宇航局任务不同,在传统任务中,航天局拥有并运营硬件,而CLPS任务则类似于月球版的UPS和联邦快递:私人递送服务。美国宇航局希望通过放弃对每个任务细节的控制权来节省大量资金。2019年,该机构向航天机器人技术公司支付了7950万美元,用于运送本次任务中的几台仪器——远低于美国宇航局过去建造和运营自己的月球着陆器的费用。

通过催化商业月球运送产业,美国宇航局旨在激励更多的公共和私人实体将有效载荷送往月球。“游隼”1号任务除了运送美国宇航局的货物外,还搭载了来自德国的辐射探测器、墨西哥提供的月球车以及来自付费私人客户的一系列有效载荷。但是,较低的成本和更高的可达性也可能带来更大的任务失败风险。正如《大众科学》此前报道的那样,美国宇航局在运行CLPS计划时,就预计至少有一些任务将无法安全到达月球。

“突破性创新往往不会以渐进式的积极事件系列的形式发生,”美国宇航局科学任务理事会探索部门副副署长乔尔·卡恩斯(Joel Kearns)在1月19日的新闻发布会上说。“失败往往是通往成功之路的一部分。”

尽管“游隼”号没有到达月球表面,但航天机器人技术公司在航天器不幸发生故障后,对其健康状况的透明度赢得了整个航天行业的赞誉。根据CLPS计划,航天机器人技术公司需要向美国宇航局通报任务的最新进展,但不一定需要向公众通报。然而,根据霍尔的说法,公众几乎实时地从航天机器人技术公司收到了信息。

“他们在一次本来会失败的任务中,在我们不需要他们更新时,完美地更新了我们,”空间工业咨询公司Astralytical的创始人兼执行董事劳拉·福尔奇克(Laura Forczyk)补充道。“他们让我们围绕着一个永远不会着陆的月球着陆器团结起来。由于他们频繁的更新,他们让我们关心起来。”

“游隼”号还设法沿途进行了一些科学研究。航天机器人技术公司在一份声明中证实,“游隼”号的所有10个供电有效载荷都成功地从航天器获得了电力,这在某些情况下意味着机载仪器可以收集有意义的数据。美国宇航局报告称,该机构的两个有效载荷,一个中子光谱仪和一个辐射传感器,设法测量了“游隼”号在星际空间移动时周围的辐射环境。

“太空飞行是一个严酷的环境,我们赞扬航天机器人技术公司的毅力,并赞赏他们为收集数据和展示‘游隼’号在飞行中的能力所做的每项可行努力,”美国宇航局科学任务理事会副署长尼古拉·福克斯(Nicola Fox)在最近的一份声明中说

此外,所有九个旨在与“游隼”号通信的有效载荷都成功地将数据传回地球。卡内基梅隆大学建造的月球车Iris发回了一条“你好,地球!”的消息。墨西哥航天局建造的一组五个小型月球车COLMENA也成功地将数据传回地球,使其成为首个在月球附近运行的墨西哥科学仪器。

CLPS的下一次发射最早将于下个月进行,届时总部位于休斯顿的公司Intuitive Machines计划发射其IM-1任务。IM-1将尝试在月球南极地区的陨石坑着陆,共携带11个有效载荷,其中包括为美国宇航局准备的五个。这些任务仅仅是开始:航天机器人技术公司和Intuitive Machines已经预订了他们的下一次任务,以支持美国宇航局雄心勃勃的阿尔忒弥斯月球计划,将科学仪器送往月球南极地区。

在任务后新闻发布会上,航天机器人技术公司的桑顿表示,该公司下一次任务“格里芬”号着陆器仍然计划在今年年底附近发射,航天机器人技术公司将彻底调查“游隼”号的异常情况,以确保它不会影响未来的任务。“格里芬”号计划搭载美国宇航局的挥发物调查极地探测车(VIPER),该探测车旨在寻找月球南极的水冰。

与美国宇航局阿波罗计划在1960年代和1970年代进行的相对短暂的载人登月活动不同,航天局设想阿尔忒弥斯计划是一项长期努力,将看到宇航员和机器人在未来数年甚至数十年内访问月球。“我们正在努力可持续地重返月球表面,”福尔奇克说。“这一切都息息相关。”

编者注(2024年1月19日):本文已更新,加入了航天机器人技术公司对“游隼”号任务结束的评论,并增加了梅根·巴特尔斯(Meghan Bartels)的额外报道。

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